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臺灣

「冰」與「火」之爭

此研究是利用溫差發電晶片(SP1848-27145)的特性,將日常生活中額外產生不必要的廢熱收集起來轉化成電能,為環保盡一份心意。此研究與其他相關溫差發電實驗最大的不同之處在於溫差發電晶片的”熱面”並非直接接觸在熱源之上,而是透過導熱材料將”廢熱”引導出來。至於溫差發電晶片的”冷面”則是透過環境溫度或是保冷凝膠墊的方式進行被動式降溫。此外,由於熱能是透過導熱材料傳導過來的,如何在傳導過程中有效地將”熱”保存起來提供給溫差發電晶片(SP1848-27145)熱面使用,以及溫差發電晶片組不同的排列組合方式,均為本研究主題所要探究的項目。

走進『股股差』的漩渦中

『畢氏定理』,ㄧ個在國中數學裡幾乎每日必見的定理,原稱『畢達哥拉斯定理』、簡稱『畢氏定理』,文獻中亦有人稱『勾股定理』、『商高定理』,好多好多的名稱,但卻都掩飾不了『畢氏定理』在數學上的重要性,而關於此定理的討論與延伸出去的美,真的數都數不盡,如果這時候的你已被我們吸引了,不要猶豫,跟我們一起進入『畢氏』的世界裏吧!

奈米鑽石性能對於重金屬吸附之應用

奈米鑽石之多官能基、介面電位負值(PH=7時)…等性質使本組考慮其吸附重金屬離子之可行性。本研究目的在於利用奈米鑽石吸附重金屬離子及探討重複利用性。 將硝酸鉛、鋅、鎳、銅、鈷與鐵離子及錯離子水溶液配製奈米鑽石混合懸浮液。本實驗利用共扼焦顯微鏡了解奈米鑽石之生物共生與吸附特性。於重金屬吸附上運用LM324系統、及ICP-MS測量溶液濃度, 且用SEM觀察表面。 研究結果顯示,奈米鑽石具優越吸附離子能力,吸附前後奈米鑽石表面在巨觀與表面微觀上有顯著改變;且再利用性極佳,可利用硝酸置換出金屬離子。故奈米鑽石應可作為具再利用性之吸附材料。

凱爾特石的反轉密碼

我們發現可以改變方向旋轉的迴旋棒(rattleback),感到很驚奇。我們想探討它產生迴轉的變化與原理。我們以(1)文獻探討法(2)調查法(3)數位成型法(4)灌模法(5)實驗法(控制材質、大小、形狀、底面粗細、旋轉力量、施力點、施力方法、施力方向等變因)(6)TRACKER軟體分析法進行研究,探討迴旋棒產生反轉的現象、原理及變化。我們發現:迴旋棒的反轉現象會受形狀、材質、重心位置、受力位置、受力大小的影響,我們應用迴旋棒X、Y、Z軸的關係及重心結構原理,對於這種發現我們十分興奮,希望繼續探討實作新型迴旋棒,擴展研究成果。

二元3平衡n字串之排列數探討

本研究旨在探討由0與1組成長度為n的二元字串中滿足000-子字串數和111-子字串數相同(稱為平衡)之排列方法數。我們從3個面向來探討:一、首先將直接推導出之算式,輸入python計算在各種n值下,觀察平衡與非平衡字串個數之規律性;二、接著我們發現非平衡字串個數在000-子字串和111-子字串之差值為一固定形式時,不同長度之字串符合個數會形成一階差數列,我們對此猜測提出證明並嘗試利用此性質推導出二元 3 平衡n字串個數之一般式;三、最後探討二元 3 平衡 n 字串個數之成長速度,推論當 n 值極大時,其個數會以趨近2倍速成長。同時,我們也將3平衡推廣至r平衡,提出一些相關的結果。

從雷達回波估算即時降雨

近來暴雨頻傳,預報困難度提高,即時短期降水成為熱門的議題。 本研究意欲以深度學習的類神經網路,經過大量雷達影像訓練後,以高命中率預測短期雷達回波演變,並透過回波值Z和時雨量R公式轉換,進行雨量預報。 以中彰投、海拔低於700公尺的地區為對象,先求出各降雨型態(梅雨、颱風等)在Z—R關係式的a、b值,且以回波預測各類型的雨量,並且找出各降雨類型的模型所對應的最佳訓練集長度及訓練型樣(Epoch)。 結果發現在預測冷鋒、颱風、梅雨即時降雨方面,卷積長短期記憶類神經網路(ConvLSTM)的雨量預測能在60分鐘內誤差小於 4毫米,其餘類型的降雨預測,誤差則小於10毫米,成功地預測雨量的變化。

運用GAN實現字體風格轉換

本研究以實作字體風格轉換的生成對抗網路模型為動機,將Conditional GAN當作模型的基礎,探討pix2pix模型及其他研究的一些方法對模型會產生甚麼影響,以得出能最優化預測成效的深度學習模型。 首先進行的是前處理的步驟,將字體的truetype檔案轉換成模型輸入的jpeg檔,再以生成器(Generator)和判別器(Discriminator)建立Condional GAN的基礎模型,然後探討加入U-Net、Category Embedding等方法,以及訓練資料集大小對模型造成的影響,最後實作整合的pix2pix模型和CycleGAN模型進行比較。 經過實驗後發現,U-Net和Category Embedding都對模型的預測成果有所幫助。另外,對相似的字體而言,pix2pix的效果較好,而對兩種風格差異較大的字體則需用Category Embedding的方式,融入更多字體進行訓練以達到更好的成效。

滄海桑田-草漯砂丘沉積、侵蝕探討

草漯砂丘位於臺灣西北部沿海,為風成砂丘。本研究選擇此區高度最高的沙丘,藉由長期砂丘地形監測、砂丘表層及垂直方向沉積物取樣進行粒度及磁鐵礦砂含量分析,試圖了解草漯砂丘沉積及侵蝕狀況。監測砂丘自2011年9月中至2012年1月底間發現受風力侵蝕可達3公尺,侵蝕速率平均達8公分/天以上,2011年10月30日此沙丘進行固砂工程前後砂丘外形、侵蝕速率發生明顯變化,足見固砂工程對砂丘環境影響。垂直採樣分析9管沉積物粒度及磁鐵礦砂含量,發現四個特殊層,繪製成立體層面圖,發現類似沙丘滑落面地形,且藉由粒度及磁鐵礦砂分析也間接證明沙丘滑落面沉積現象。最後利用沉積物各層粗顆粒、磁鐵礦砂含量與中央氣象局提供之日均風速進行對比,推測9管沉積物應為2011年5月至9月間堆積。

風蕭蕭「吸」家清涼

本研究利用風力引進屋頂室外空氣,來降低室內溫度。將屋頂空氣引進室內有三項基本要求:「進氣效率高」、「防水效果好」、「能依風向轉動」。利用風洞與風速計測量「各種形狀的通風開口」、「對風向不同角度開口」的排吸氣速度,發現開口面對風向時進氣速度最快,找出吸氣效率最佳的方向後,再以氣水分離器的離心原理設計能將空氣、雨水分離的的管道,加上能隨風向轉動的開口,完成能以360度風向防水進氣的裝置,經模擬實測結果,自製的防水進氣裝置,在有風的晴天時,最多能降低室內溫度14.3°C(如實驗八數據)。

奈米濃縮晶片運用於人體體液濃縮之研究

本實驗探討低濃度離子的檢測方法,實驗利用微奈米流道濃縮晶片,將樣本進行濃縮。由於奈米離子選擇性流道對於液體離子導電度,即離子價性有所限制,因此,我們首先測試人體體液的可濃縮性。 我們採用的樣本為血清、尿液、唾液及汗液,研究主軸是將螢光分子加入樣本內,做為濃縮的指示劑,並測試該檢體溶液是否能夠濃縮。藉由濃縮提高待測溶液的濃度,使得在少量檢體、稀薄濃度的狀況下,也可量測樣品內的物質濃度。在檢測方面,我們以具有奈米結構的表面電漿共振技術(Surface Plasmon Resonance, SPR)作為檢測平台。奈米結構表面會因吸附物質的改變,導致表面折射率改變,使得吸收光譜產生位移。因此日後可以依照光譜圖的位移量,推估檢體溶液的離子濃度,期盼此技術能運用於生醫晶片及簡易攜帶型生醫檢測器(Bio-sensor)上。